2019高中生物 第4章 遗传的分子基础 第3节 基因控制蛋白质的合成学案 苏教版必修2.doc
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1、1第三节第三节 基因控制蛋白质的合成基因控制蛋白质的合成学习目标知识概览(教师用书独具)1说明基因和遗传信息的关系。2概述遗传信息的转录和翻译过程。(重难点)3说明基因控制性状的方式。(重点)4了解人类基因组计划。自 主 预 习探 新 知一、从基因到蛋白质1基因的概念及相关问题(1)概念:基因是 DNA 分子上具有遗传效应的片段。(2)遗传信息:基因内的脱氧核苷酸的排列顺序代表了遗传信息。(3)基因的主要载体:染色体。(4)基因的基本功能包括遗传信息的传递(即 DNA 复制)和表达(即通过基因控制蛋白质合成来实现的)。2转录(1)概念:以 DNA 的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成 R
2、NA 的过程。(2)场所:主要是细胞核。(3)原料:四种游离的核糖核苷酸。(4)过程(5)产物:RNA。三种 RNA 的比较类型mRNAtRNArRNA空间结构单链状三叶草形单链状,有部分双链区2功能转录 DNA 上的遗传信息,是蛋白质合成的直接模板一端以反密码子识别mRNA 上的密码子,另一端携带一个特定的氨基酸进入核糖体是核糖体的组成成分,参与蛋白质的合成另外:有的 RNA 还具有催化作用。(6)结果:通过转录,DNA 分子上的遗传信息传递到 mRNA 上。(7)遗传密码子概念:mRNA 上决定一个氨基酸的 3 个相邻的碱基。种类:64 种,其中,有 61 个负责 20 种氨基酸的编码。2
3、 个起始密码为 AUG、GUG;3 个终止密码为 UAA、UAG、UGA,3 个终止密码不能决定氨基酸的种类。3翻译(1)概念:以 mRNA 为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。(2)场所:在细胞中的核糖体上进行。(3)过程起始阶段:mRNA 上的起始密码子位于核糖体的第一位置上,tRNA 的一端携带氨基酸,另一端是与密码子相对应的反密码子,tRNA 上的反密码子与起始密码子相互识别并配对。延伸阶段:携带着特定氨基酸的 tRNA 按照碱基互补配对原则,识别并进入第二位置。在酶的作用下,将氨基酸依次连接,形成多肽链。终止阶段:当 tRNA 上的反密码子识别终止密码子后,肽链合成终止并被释
4、放。(4)条件:mRNA、tRNA、核糖体、多种氨基酸和多种酶的共同参与,还需要消耗能量。(5)结果:通过翻译,遗传信息以 mRNA 传递到蛋白质。(6)mRNA 与核糖体的数量关系一个 mRNA 分子上可以相继结合多个核糖体,并同时进行多条肽链合成。二、基因对性状的控制1生物性状的概念包括生物体所表现出来的形态特征和生理生化特性。2基因的主要功能3通过转录和翻译过程,把遗传信息转变为由特定的氨基酸按一定的顺序构成的多肽和蛋白质,从而决定生物体的性状。3中心法则的提出及其发展(1)中心法则的内容提出者:克里克。基本内容过程名称遗传信息流向aDNA 复制DNADNAb转录DNARNAc翻译RNA
5、蛋白质(2)发展内容RNA 自我复制RNA 逆转录信息传递方式RNARNARNADNA实例某些 RNA 病毒劳氏肉瘤病毒4.基因控制生物体性状的途径(1)基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。(2)基因通过控制酶的合成来控制细胞中的代谢过程,进而控制生物体的性状。5人类基因组计划(1)基因组的含义在遗传学上,一个生物体的基因组是指包含在该生物的 DNA(部分病毒是 RNA)中的全部遗传信息。(2)人类基因组的分布人类基因组的 DNA 序列主要分布在细胞核中 22 条常染色体和 X、Y 两条性染色体上。(3)人类基因组计划的主要内容包括遗传图谱、物理图谱、序列图谱和基因图谱的绘制,其中的
6、主要任务是 DNA 测序。(4)参与国家:美、日、德、法、英、中。(5)意义进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化、个体发育机制对生物进化也有重要意义。推动了高新技术的发展。基础自测41判断对错(1)基因位于染色体上,是染色体 DNA 分子上的任一片段。( )(2)DNA 解旋后每一条链都可以当作转录的模板。( )(3)氨基酸、密码子、反密码子三者之间是一一对应的关系。( )(4)线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则。( )(5)基因与性状的关系是一对一的线性关系。( )提示:(1) 基因是有遗传效应的 DNA 片段。(2) DNA 解旋后的一条链作为转录的模板。(3) 终止密码
7、不对应氨基酸和终止密码。(4)(5) 基因与性状的关系不是一对一的关系。2如图为两个核糖体沿同一个 mRNA 分子移动翻译形成多肽链的过程。对此过程的叙述不正确的是( )A此过程主要是在细胞质中进行的B核糖体移动的方向为从左向右C图中没有表示出来 tRNAD最终合成的两条多肽链中氨基酸的数量不同D D 蛋白质的合成是在细胞质中进行的,A 正确;左边的链短,右边的链长,说明翻译是从左向右进行的,B 正确;图中没有标出 tRNA,C 正确;两条多肽链都是由同一个模板合成的,最终合成的两条多肽链中氨基酸数量相同,D 错误。3某种 RNA 病毒在增殖过程中,其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的
8、基因组中。物质 Y 与脱氧核苷酸结构相似,可抑制该病毒的增殖,但不抑制宿主细胞的增殖,那么 Y 抑制该病毒增殖的机制是( )【导学号:01632145】A抑制该病毒 RNA 的转录过程B抑制该病毒蛋白质的翻译过程C抑制该 RNA 病毒的反转录过程D抑制该病毒 RNA 的自我复制过程C C RNA 病毒的遗传物质需要经逆转录形成 DNA,然后整合到真核宿主的基因组中,Y物质与脱氧核苷酸结构相似,应抑制该病毒的逆转录过程。合 作 探 究攻 重 难5从基因到蛋白质背景材料如图所示是基因控制蛋白质的过程。思考交流1该图中 A、B 分别表示什么过程?提示:转录和翻译。2这两个过程发生的场所分别是什么?提
9、示:转录主要在细胞核中进行,翻译在细胞质的核糖体上进行。3合成具有一定功能的分泌蛋白质分子除了需核糖体外,还需哪些细胞器参与加工?提示:线粒体、内质网、高尔基体。4A 过程也遵循碱基互补配对原则吗?提示:遵循。归纳总结1脱氧核苷酸、基因、DNA 和染色体的关系图解2遗传信息、密码子和反密码子的关系项目遗传信息密码子反密码子概念基因中脱氧核苷酸的排列顺序mRNA 上决定 1 个氨基酸的 3 个相邻的碱基tRNA 中与密码子互补配对的 3 个碱基位置主要在 DNA 上mRNAtRNA作用控制生物体的性状直接决定蛋白质中的氨基识别密码子,转运氨基酸6酸序列种类多样性64 种61 种3.DNA 复制、
10、转录和翻译的区别与联系项目DNA 复制转录翻译场所主要是细胞核主要是细胞核细胞中的核糖体模板DNA 的两条链DNA 的一条链mRNA原料4 种脱氧核苷酸4 种核糖核苷酸20 种氨基酸时间细胞分裂间期生物生长发育的过程中碱基配对AT,TACG,GCAU,TACG,GCAU,UACG,GC遗传信息传递DNADNADNARNAmRNA蛋白质特点边解旋边复制,半保留复制边解旋边转录,DNA 仍保留1 个 mRNA 分子可结合多个核糖体,提高合成蛋白质的速度研究方法可用放射性同位素标记“T”可用放射性同位素标记“U”可用放射性同位素标记“氨基酸”联系特别提醒:关于转录、翻译过程的易错分析(1)转录的产物
11、:不只是 mRNA,还有 tRNA、rRNA,但只有 mRNA 携带遗传信息,3 种RNA 都参与翻译过程,只是作用不同。(2)翻译的过程:mRNA 并不移动,核糖体沿着 mRNA 移动,读取下一个密码子。(3)转录和翻译的过程:碱基配对不是 AT,而是 AU。(4)翻译时,除终止密码子外,一种密码子对应一种反密码子,一种 tRNA 只能转运一种氨基酸,但一种氨基酸对应一种或多种密码子(或反密码子)。典例通关如图表示生物体内三个重要的生理活动。据所学知识结合图形可得出的正确结论是( )7A甲、乙、丙三图正在进行的生理过程分别是转录、翻译和复制B在正常情况下,碱基的排列顺序相同的单链是 a 和
12、d,b 和 cC起始密码子和终止密码子都位于 f 链上D丙图所示的生理过程是从分子 1 链的 B 端开始的技巧点拨 明确甲、乙、丙三图所表示的生理活动的名称及其过程和特点,对应选项做答即可。C C 甲图表示 DNA 分子复制过程,乙图表示转录过程,丙图表示翻译过程,A 错误。根据碱基互补配对原则可知,甲图中碱基的排列顺序相同的单链是 a 和 c、b 和 d,B 错误。起始密码子和终止密码子位于 mRNA 上,乙图中 f 链表示 mRNA,C 正确。由于多肽链 n 比 m长,所以翻译是从分子 1 链的 A 端开始的,D 错误。(1)甲、乙、丙三图代表的生理过程所需原料分别是什么?提示:四种游离的
13、脱氧核苷酸、四种游离的核糖核苷酸和 20 种氨基酸。(2)图丙中的 m、n 分别表示什么?提示:核糖体和多肽(蛋白质)。活学活用1下图为基因控制蛋白质合成的路线图,相关分析正确的是( )氨基酸丙氨酸苯丙氨酸赖氨酸甲硫氨酸GCAUUUAAAAUGGCGUUCAAGGCC密码子GCUA.真核细胞中 a 过程只发生在细胞核中,需要 RNA 聚合酶的催化B若中共有 360 个碱基,并考虑结构中终止密码子的情况下,则通过图示过程合8成的肽链最多有 60 个氨基酸C的形成方式是脱水缩合,脱去的水中的氧只来自羧基D上携带的氨基酸是赖氨酸C C 据图可知:a 过程表示转录,真核细胞中转录主要发生在细胞核中,另
14、外还可能发生在线粒体、叶绿体中,选项 A 错误;若中共有 360 个碱基,则结构中的碱基个数最多有 180 个,密码子最多有 60 个,若考虑终止密码子,则能够编码氨基酸的密码子最多有 59 个,因此合成的肽链最多有 59 个氨基酸,选项 B 错误;结构表示肽链,是利用氨基酸为原料通过脱水缩合形成的,脱水缩合过程是一个氨基酸提供氨基中的H,另一个氨基酸提供羧基中的OH,从而产生一分子水,选项 C 正确;结构是 tRNA,其上的反密码子是 AAG,其对应的密码子是 UUC,携带的氨基酸应该是苯丙氨酸,选项 D 错误。2如图表示真核细胞中遗传信息的传递方向,下列有关说法正确的是( ) 【导学号:0
15、1632146】A是翻译过程,方向是从 b 到 aB每种氨基酸均可由不止一种 tRNA 来转运C也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行D一条 mRNA 可与多个核糖体结合,多个核糖体共同合成一条多肽链,加快了翻译的效率C C 由图可知,是翻译过程,随着翻译的进行,肽链由短到长,所以方向是从 a 到b,A 错误;大多数氨基酸有多个密码子,可由不止一种 tRNA 来转运,但甲硫氨酸、色氨酸只有一种密码子,只由一种 tRNA 来转运,B 错误;图中为 DNA 的复制,为转录,为翻译,也能在线粒体、叶绿体及原核细胞中进行,C 正确;一条 mRNA 可与多个核糖体结合,能够同时合成多条多肽链,加快了翻译的
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